Jahrzehntelang wurde durch den Einsatz der künstlichen Besamung der Zuchtfortschritt vorwiegend vom Vatertier bestimmt.

Mithilfe des Embriotransfers kann die Zahl der Nachkommen wertvoller Kühe wesentlich erhöht werden. Damit wächst der Einfluss des Muttertieres auf das Zuchtgeschehen. Voraussetzung für eine züchterisch sinnvolle und wirtschaftlich tragbare Durchführung dieses Verfahrens ist die gleichzeitige Gewinnung einer möglichst großen Zahl von Embryonen durch Einleitung einer Superovulation beim Spendertier.

Dazu wird das follikelstimulierende Hormon FSH beginnend in der Gelbkörperphase des Zyklus morgens und abends verabreicht. Die Injektionen werden an insgesamt vier aufeinanderfolgenden Tagen vorgenommen.

Gleichzeitig mit den beiden letzten Hormongaben wird Prostaglandin F2-Alpha injiziert, um eine Gelbkörperrückbildung einzuleiten. 48 Stunden nach der ersten Prostaglandin-Injektion treten bei der Mehrzahl der Tiere Brunstsymptome auf.

In dieser Zeit werden die Tiere im Abstand von 12 Stunden zweimal künstlich besamt. Der Tag, an dem die Brunst auftritt, wird international mit D0 bezeichnet.

Zu diesem Zeitpunkt erfolgt in den meisten Fällen auch die Ovulation. Findet eine Befruchtung der ovulierten Eizellen statt, so beginnt am nächsten Tag die Entwicklung der Embryonen. Diese Entwicklung wird mit dem Auftreten des 2-blastomieren-Stadiums äußerlich erkennbar.

Etwa jeweils nach 24 Stunden findet eine weitere Teilung der embryonalen Zellen statt. An D5 geht das nunmehr ausgebildete 16-Zell-Stadium vom Eileiter in die Gebärmutter über.

Dieses Stadium, auch als Morula bezeichnet, kompaktiert an D6 und entwickelt sich schließlich an D7 zu beginnenden Blastocyste. An diesem Tag werden die Embryonen aus der Gebärmutter durch Spülung gewonnen. Diese Spülung erfolgt entweder direkt im Herkunftsbetrieb oder auf der zentralen Transferstation.

Im letztgenannten Fall sorgt in der Regel die Station auch für die Bereitstellung der Empfängertiere. Zur leichteren Gewinnung der Embryonen wird das Spendertier vorn hochgestellt. Das äußere Genitale muss gründlich gereinigt werden.

Ein Spülkatheter mit Mandrin wird in die Scheide eingeführt und unter rektaler Kontrolle bis in den Uterus vorgeschoben. Gleichzeitig wird der Mandrin langsam zurückgezogen.

Nach Aufblasen einer Gummimanchette ist der Katheter in einem Gebärmutterhorn fixiert. Die Manchette verhindert zusätzlich auch den Rücklauf von Spülflüssigkeit.

Nach Entfernung des Mandrins kann die Spülung beginnen.

Jeweils 30 bis 40 Milliliter eines Mediums werden in den Uterus eingeleitet und unmittelbar darauf wieder abgesaugt.

Die Spülflüssigkeit wird in einer Flasche gesammelt.

Dieser Vorgang sollte zehnmal wiederholt werden, um möglichst alle Embryonen zu gewinnen.

Anschließend wird der Katheter entfernt. Er muss durchgespült werden, um in ihm eventuell verbliebene Embryonen nicht zu verlieren.

Die Auffangflaschen werden in ein Wasserbad um 30 Grad Celsius gesetzt. Innerhalb von 10 Minuten sinken die Embryonen auf den Boden der Gefäße ab. Nach Entnahme aus dem Wasserbad wird die überstehende Flüssigkeit mit einem sterilen Schlauch abgehebert.

Das Sediment und ein Restmedium werden in eine Petrischale abgegossen und anschließend unter dem Mikroskop bei 20- bis 40-facher Vergrößerung untersucht. Deutlich ist hier in der Bildmitte ein Embryo im Stadium der Blastozyste zu erkennen.

Er ist von Zellelementen umgeben, die aus der Gebärmutter der Spendertiere stammen. Der Embryo wird in eine Glaspipette aufgezogen und in eine Petrischale mit sterilem Kulturmedium überführt.

Inzwischen sind sämtliche Embryonen von der Spülflüssigkeit in das Kulturmedium pipettiert worden. Sie werden jetzt durch mehrmaliges Umsetzen in sterile Nährflüssigkeit gewaschen.

Dieser Vorgang ist notwendig, um eine Infektionsübertragung von Spender auf Empfängertiere zu vermeiden.

Im Mikroskop sind bei 100-facher Vergrößerung vier übertragungsfähige Embryonen und ein Degenerator-Embryo rechts unten zu erkennen. Die tauglichen Embryonen werden in Mini-Pajetten aufgezogen und für den Transfer verpackt.

Für eine erfolgreiche Übertragung müssen sich Empfänger und Spendertiere im gleichen Zyklusstadium befinden.

Unmittelbar vor dem Transfer wird die Mini-Pajette mit dem Embryo in das Übertragungsinstrument eingelegt.

Die Einführung einer Plastikhülle schützt das Transfergerät vor Verunreinigungen.

Der Embryo wird in das Gebärmutterhorn platziert, dessen zugehöriger Eierstock einen Gelbkörper ausgebildet hat.

Die Transferergebnisse mit frisch gewonnenen Embryonen liegen weltweit bei etwa 60 Prozent. In einem Medium mit 10 Prozent Glycerin werden die Embryonen tief gefroren, wenn eine sofortige Übertragung nicht in Frage kommt.

Nach kurzer Anpassungszeit werden die Embryonen einzeln in Pajetten aufgezogen.

Der Embryo befindet sich immer in der mittleren Flüssigkeitssäule. Die Pajetten werden mit einem gekennzeichneten Plastikstopfen verschlossen und in einen Metallrahmen eingesetzt.

Der Rahmen wird in das vorgekühlte Alkoholbad eines Tiefgefriergerätes überführt. Nach kurzer Anpassung bei minus 5 Grad Celsius erfolgt die Auslösung der Kristallisation, Seding genannt, durch Berührung mit einer unterkühlten Pinzette.

Deutlich ist hier das Wachstum des Kristallisationskerns zu erkennen. Das Seding verhindert eine frühzeitige Schädigung des Embryos.

Bis auf minus 32 Grad Celsius wird dann langsam weiter abgekühlt und zwar um 0,3 Grad Celsius pro Minute. Ist diese Temperatur erreicht, werden die Pajetten einzeln aus dem Alkoholbad entnommen und in flüssigen Stickstoff umgesetzt.

Dort nehmen sie schnell die Temperatur von minus 196 Grad Celsius an. Im flüssigen Stickstoff werden die Pajetten verpackt und anschließend in einem Tiefgefriercontainer gelagert.

Zum Auftauen wird die Pajette dem Stickstoffcontainer entnommen. Nach kurzem Aufenthalt an der Luft für 10 Sekunden in ein 30 Grad warmes Wasserbad getaucht und danach abgetrocknet.

Anschließend werden Medium und Embryo in eine Petrischale entleert.

Nach Entnahme aus dem Einfriermedium wird dem Embryo das Glycerin durch Umsetzen in Medien mit abfallenden Gefrierschutzmittelkonzentrationen entzogen.

Bei dem sich anschließenden Transfer wird Glycerin freies Kulturmedium verwendet. Frische Embryonen von guter Qualität können mit dem Mikromanipulator geteilt werden, um genetisch identische Zwillinge zu erzeugen.

Werden für die Verpackung halbierte Embryonen Hüllen benötigt, müssen unbefruchtete Eizellen bzw. degenerierte Embryonen entleert werden. Dazu wird die Eizelle mit einer Haltepipette fixiert und der Inhalt nach Eröffnung der Zona pellucida abgesaugt.

Degenerierte Zellen haften häufig an der inneren Wandung der Eihülle und müssen vollständig entfernt werden.

Die Teilung des Embryos wird durch einen senkrechten Schnitt mit einer Mikroklinge vorgenommen.

Nach beendeter Teilung wird eine Embryohälfte abpipettiert, die andere Hälfte verbleibt in der ursprünglichen Zona pellucida.

Das Absaugen der Zellen muss sehr langsam erfolgen, um den Zellverband nicht zu schädigen.

Die in der Pipette befindliche Hälfte wird in die zuvor entleerte Höhle übertragen.

Beide Hälften sollen sich im Anschluss an die Teilung abrunden und nach einigen Stunden in der Kultur eine Blastozystenbildung erkennen lassen.

Pro Empfänger wird in der Regel eine Embryonenhälfte übertragen. Es ist aber auch eine Übertragung beider Hälften auf ein Tier möglich. Mit genetisch identischen Zwillingen kann eine Verdopplung der Reproduktionsrate und eine Verbesserung der Zuchtwertschätzung erreicht werden.

Zudem sind Untersuchungen über die Wechselbeziehungen zwischen Umwelt und Vererbung auf die vor- und nachgeburtliche Entwicklung möglich. Im Gegensatz dazu dienen Rinderchimären ausschließlich der Forschung. Sie werden aus Embryonen unterschiedlicher Rassen erstellt.

Die Teilung der bereits ausgespülten Embryonen erfolgt hier mit einer silikonisierten Glasnadel. Danach wird jeweils eine Hälfte der beiden Rassen in eine englomige Pipette eingesaugt und in eine leere Zone Apeluzida übertragen.

Bei Chimären liegt keine Kreuzung der Rassen vor. Die ursprünglichen Zelllinien sind stets nebeneinander zu finden.

Daher werden immer Keimzellen der Ausgangslinien produziert und es können nur Nachkommen mit den Merkmalen der Großeltern entstehen. Bisherige Untersuchungen befassten sich hauptsächlich mit den Auswirkungen beider Zellinien auf den Gesamtorganismus.

Die Methode der Chimärenerstellung erlaubt möglicherweise eines Tages die Einschleusung von Fremdgenen, zum Beispiel zur Verbesserung der Krankheitsresistenz.

Eine Aggregation der embryonalen Zellen beider Hälften beginnt nach wenigen Minuten. Es entsteht ein Embryo, der die Merkmale beider Ausgangsrassen nebeneinander in sich vereint. Dieser Chimärenbulle ist ein Produkt aus Schwarzbunt und Angler. Die unterschiedlichen Rassen sind anhand der Fellfarben zu erkennen.

Die Entwicklung des Embryotransfers steht sicher erst am Anfang. Neue Forschungsergebnisse auf dem Gebiet der Biotechnik der Fortpflanzung werden

in Zukunft zu einer noch breiteren Anwendung dieses Verfahrens führen.